这是一支平均年龄33岁的青年科研先锋队场外配资,他们以“破解‘卡脖子’难题、服务国家战略需求”为己任,深耕高性能高氮不锈钢领域,在基础研究、技术攻关与成果转化中屡创突破。团队主持国家级项目12项、省部级项目8项,获省部级科技一等奖2项,发表高水平论文100余篇,授权发明专利70余项,建成国际领先的中试平台,所在团队入选“辽宁省高校创新团队”。他们以“钢铁报国”的赤子之心,在科研与育人的双战场上书写了绚丽的青春篇章。
他们就是
2025年度青年文明号
冶金学院高性能高氮不锈钢制备技术
青年创新团队
突破前沿难题,锻造大国重器之基
不锈钢在生活中应用广泛,但国家重大工程和重大装备使用的超级不锈钢主要依靠进口。在“高性能系列超级不锈钢关键制备技术开发及应用”项目研发初期,团队遇到气相增氮和精确控氮难题。为此,青年教师们连续数月往返于炼钢厂房与实验室,反复调整炉内温度场与气体压力,构建气相渗氮动力学模型。
2021年寒假,团队冯浩、朱红春、张树才、路鹏冲、何志禹五位青年教师主动申请留校过年,继续攻关增氮难题。除夕中午,大家仍在学校坚持工作,讨论着几天前的炼钢结果。最终,团队实现了AOD炉全程气相增氮工艺理论和精确控氮技术的重大突破,将控氮精度提高30%以上。
展开剩余87%团队负责人冯浩表示,“基础研究是创新的源头,真正的科研突破往往诞生于基础研究与工程需求的碰撞中。材料研发既要保持对科学原理的敬畏,又要有解决真问题的务实精神。从建立理论模型到钢厂实际生产,在研制高性能高氮不锈钢的日夜里,我们始终在科学探索与工程实践中寻找平衡点。”
“超级不锈钢”无法大规模生产的主要难题是铸坯中心偏析与析出严重导致材料开裂比例高达100%。为提升热加工成材率,冶金学院高性能高氮不锈钢制备技术青年创新团队张树才副教授深入钢厂一线,与工人同吃同住,记录上千组数据。功夫不负有心人,最终,团队提出的高温均质化、硼和稀土微合金化协同提升热塑性等关键技术彻底解决了热加工开裂难题,实现了超级不锈钢生产规模化、产品系列化和规格多样化,相关研究成果打破了国外技术封锁和产品垄断,填补了国内空白,解决了我国重大工程和高端装备用“超级不锈钢”短缺的“卡脖子”难题。
团队研发的超级不锈钢产品在我国石化、环保、海洋、核电等诸多领域广泛应用,其中超级双相不锈钢市场占有率80%以上,超级奥氏体不锈钢市场占有率50%以上。2018-2020年,累计完成产值8.03亿元,新增利税2.68亿元,经济效益和社会效益十分显著。产品大量替代进口,使进口产品降价50%以上,对于提升我国不锈钢产业整体竞争力和支撑高端装备制造业快速发展具有重要的战略意义。相关研究成果荣获2021年度辽宁省科学技术一等奖。
在不断攻克科技难关的进程中,团队成员深刻认识到,团队合作是攻克所有难题的法宝。团队中的青年教师都各有所长,在遇到问题时,把它拆分成各个青年教师相对熟悉的部分,通过各自的努力,把解决手段进行整合,就能解决高氮不锈钢研发过程中遇到的种种困难。
钢铁腐蚀失效,不仅会导致灾难性的安全事故,还会造成巨大的人员和经济损失。为满足基础设施和装备的长寿命需求,一系列高耐蚀不锈钢相继被开发出来。但随着服役环境日益苛刻,在高温、高氯等极端苛刻环境中,这些不锈钢仍会发生腐蚀,造成“千里之堤,溃于蚁穴”的严重影响,其危害尤为突出。针对不锈钢在极端服役环境中钝化膜稳定性差、局部腐蚀频发的难题,团队成员开展了高氮不锈钢钝化与腐蚀机理方面的研究工作。
团队成员相互促进,共同攻关,开发出定量描述氮加速钝化膜形核长大的“溶解-电离-沉积”模型,揭示了氮及其与钢中合金元素的相互作用对耐蚀性能的影响机制。基于此,团队又研发出第三代高氮航空轴承钢、服役于苛刻造纸环境中的高氮奥氏体不锈钢等高性能材料,相关研究成果发表在《Corros. Sci.》《J. Mater. Sci. Technol.》等期刊,并获得国内外学者的高度认可。相关成果为我国航空航天、深海装备、核电等关键部件用钢研发提供了理论支撑,荣获2024年度“中国腐蚀与防护学会科学技术一等奖(自然科学类)”。
非金属夹杂物是腐蚀的主要诱因之一,深脱氧、深脱硫和改性处理等方法的效果有限,夹杂物或周围基体仍会发生腐蚀。如何有效防止夹杂物引起的腐蚀失效,成为了钢铁材料腐蚀防护领域迫在眉睫的挑战。团队成员张树才老师独辟蹊径,巧妙施策,创新性提出了“利用耐蚀铌铠甲(Z相)包裹有害夹杂物以显著提高双相不锈钢耐蚀性”的策略。经过多次试验,该策略运用微合金化和异质形核原理,实现了含铌Z相有效包裹夹杂物和Z相和其周围基体具有良好的耐蚀性两个关键目标控制,攻克了“夹杂物引起腐蚀失效”这一久攻不克的顽疾,在系列双相不锈钢和工业化生产中具有很强的普适性。该研究为不锈钢材料腐蚀防护提供了新思路,对保障高端装备长寿命和安全稳定运行具有重要意义,最终登上了Nature Communications。
团队成员朱红春老师表示,在一些重要领域急需高性能材料的迭代升级和新品研发过程中,我们不断汲取前辈们宝贵的知识和精神力量,发扬困难面前敢于亮剑,敢于死磕的斗争精神,最终攻克了很多难以想象的难题。我深刻体会到,只有不断学习领悟前辈们为国担当,敢为人先的精神,在科研攻坚克难时才能做到“心中有火,手上有劲”,在教学工作中要传承这种精神,让同学们有能力有勇气去攻克新的难题,攀登更高的山峰,成为对党和国家有用的人。
厚植家国情怀,培育钢铁栋梁之才
作为“全国高校黄大年式教师团队”核心成员,团队始终践行“为党育人、为国育才”使命,以“为国担当、艰苦奋斗、开拓创新”的作风,构建了“价值引领-国际视野-实践赋能”三位一体育人模式,着眼培养符合国家战略需求,全力培养兼具创新能力与工程素养的新工科人才。
面向冶金学科前沿与工程伦理需求,团队打造了“特种钢+”的特色课程群:《特种钢及特种合金》课程详细介绍了特种钢的分类和制备方法,为学生们打下坚实的基础;《工程伦理》课程以“挑战者号航天飞机失事事故原因”等案例教学,引导学生树立正确的价值观念,提升伦理素养;实验课《加压冶金制备高品质特殊钢》依托自主研制的加压感应炉,让学生亲身经历“加压熔炼-成分调控-性能测试”全流程,让学生在实践中体验、成长并培养科研能力。
为了开拓学生的国际视野和接触最新科研动态,团队组织了“东北大学无界课堂讲座”27场,邀请俄罗斯、乌克兰、日本和韩国等国际学者授课,主题涵盖氢冶金、增材制造、热力学/动力学研究等热点领域,为学生们提供了与知名专家交流学习的好机会,学生累计参加3000余人次。
立德树人是教师的职责和使命。为了更好地了解和帮助学生,团队成员主动担任了本科生班级的班导师,积极参加班团活动,引领优良班风学风校风建设;坚持每周走访学生宿舍,找班级每一位同学谈心,深入了解他们,引导他们树立正确的专业学习目标和择业观;积极帮助生活有困难的学生,鼓励他们自强自立,走出困境;通过组织学长经验交流会、实验室参观、座谈会等多种形式,解答学生们的专业困惑,帮助学生规划升学深造和职业生涯;通过举办篮球赛、知识竞赛等文体活动,培养学生积极、乐观、拼搏的精神和心态,并且多次获得优秀班导师称号。
“刚读博时,我经常因为实验数据杂乱而感到焦虑,朱红春老师就牺牲周末休息时间,陪我调试设备,耐心地和我一起逐条分析数据规律。我的一篇论文前后修改了十多次,每稿都布满具体的修改建议和鼓励的话,还会在附件里补充一句‘有新的思路随时联系’。这些扎实的积累,后来成为我获得国家奖学金时评委提到的‘创新性突破’的重要支撑。”朱红春老师协助指导的博士生倪卓文说。
在第七届全国大学生冶金科技竞赛中,冯浩老师指导竞赛团队构建了加压电渣重熔过程硫含量预测模型,并利用向传统渣系中添加Na2O实现高效脱硫;还提出了“双重控铝”新策略,即提升氧化硅/氧化铝活度比与降低自耗电极的硅含量,最终将电渣锭的铝含量降至60 ppm以下,解决了增铝难题,荣获特等奖。“冯浩老师带领竞赛团队攻克了高氮不锈钢加压电渣重熔过程高效脱硫控铝的技术难题,用严谨的治学态度和创新的科研思维,为学生点亮了科研之路的明灯。”博士生王海建表示。
仅近几年,团队就指导学生获得全国大学生冶金科技竞赛特等奖4项,二等奖1项,三等奖2项,中国研究生“双碳”创新与创意大赛国家级三等奖等。
“五年时光在炼钢炉的火光中淬炼,在学生的成长里沉淀,恍然惊觉自己早已不是那个初登讲台时手忙脚乱的青年教师。将冶金原理深入浅出地拆解,将凝固偏析与人生选择类比,学生眼中顿悟的刹那亮光让我明白,三尺讲台不是知识的单向传递,而是智慧的彼此点燃。”张树才说,“五年光阴流转,我愈发懂得科研与教学恰似冶金之道——既要保持学术的纯粹如超高纯不锈钢熔体,又要让知识传承如连铸坯般不断延伸。那些在课堂与工厂间往复奔波的岁月,让我明白真正的学者应既能解析原子探针图谱中纳米级精度,也能读懂工程师手中记录单上朴素的实践智慧。在理论与实践中往复的淬炼,或许正是我们这个传统学科永葆生机的奥秘。”
保持“闯”的劲头,激发“创”的智慧,砥砺“干”的作风,高性能高氮不锈钢制备技术青年创新团队从实验室到生产线,从三尺讲台到国际舞台,始终扎根东北大学“双一流”建设沃土,锚定冶金学科“双一流”发展目标,勇攀教学和科研的高峰,为国家培养一流人才,产出一流成果。他们所在的党支部获得了全国党建工作样板支部创建工作单位、东北大学“先进教职工党支部”等称号。
冯浩表示,“做强优势学科,不断推出高水平科研成果”,是习近平总书记对东北大学全体师生的殷切期望。我们团队将脚踏实地深耕学科交叉融合,甘坐育人“冷板凳”,勇闯科研“无人区”,以“把论文写在祖国大地上”的实干精神,在攻克关键材料难题、培育冶金新质人才的新征程上破浪前行,努力打造新材料研发的新范式。
钢铁报国 科技创新
东大青年以脚踏实地的态度
刻苦钻研的精神
在科研与育人领域
书写绚丽的青春篇章
文字 | 张广宏
编辑 | 吕嘉宁
责编 | 白一含 蔡晓淇
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